Лабораторная работа №3 по дисциплине «организация ЭВМ и систем» Вариант №2

Кафедра электронных вычислительных машин

«ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ»

Тула 2010

Цель и задачи работы

Теоретические положения

BUSY – выходной сигнал занятости – соединяется со входом TEST ЦП;

INT – выходной сигнал прерывания.

Выводы QS1, QS2 служат АСП для получения информации о состоянии очереди команд ЦП.

АСП может работать только совместно с ЦП, разделяя с ним общий поток команд, выбираемый из памяти центральным процессором и поступающий в оба процессора. ЦП имеет в своей системе команд команду ESC, которая содержит код внешней операции для АСП и (если необходимо) адрес операнда в памяти. Выполнение ЦП команды ESC заключается в вычислении, если необходимо, адреса операнда и фиктивном считывании слова данных по этому адресу. АСП контролирует выполняемый ЦП поток команд и, встретив команду ESC, запоминает ее физический 20-разрядный адрес операнда и первое слово данных. После этого АСП выполняет операцию параллельно с работой ЦП. Если АСП требуется операнд, то он выбирает оставшиеся слова из памяти посредством запросов цикла шины у ЦП по сигналу RQ/GT.

С начала выполнения команды АСП выставляет уровень BUSY=1, который используется для синхронизации с ЦП. Параллельная работа ЦП и АСП продолжается до тех пор, пока ЦП не потребуется получить результаты выполнения текущей операции в АСП или выполнить новую команду ESC. Перед выполнением соответствующего действия ЦП должен выполнить команду WAIT, которая переводит ЦП в состояние ожидания до тех пор, пока не будет получен сигнал TEST=0. Команда WAIT вставляется компилятором в программу автоматически.

АСП оперирует с числами в семи форматах (рис.1).

Целое слово (ЦС) 15 0

s |________ DW

Короткое целое (КЦ) 31 0

s |__________________ DD

Длинное целое (ДЦ) 63 0

s |____________________________________ DQ

Двоично-десятичное (ДД)79 0

s |0000000|d17 … _______________________…d0 DT

Короткое веществ. (КВ) 31 23 0

s |__E__|_____m______ DD

Длинное веществ. (ДВ) 63 52 0

s |____E____|_____________m____________ DQ

Временное веществ (ВВ)79 64 0

s |_____E_____|_______________m______________ DT

Рис.1. Форматы данных арифметического сопроцессора

(-1)^S (1, m₁ m₂ m_{3 ….} m₂₃ )2 ^E-127 .

Для объявления некоторого числа в вещественном формате в программе оно должно быть приведено с точкой. Например, переменные

var1 DQ - 4.0256

и var2 DQ 4.0

будут числами с плавающей точкой, а

var3 DQ 4

будет задано в целочисленном формате ДЦ.

В процессе обработки данных все операнды АСП хранятся в формате ВВ; в него они переводятся при загрузке в АСП и переводятся из него в исходный формат при сохранении в памяти.

АСП имеет стековую организацию блока регистров. Группа рабочих 80-битовых регистров заполняется операндами по стековому принципу (рис.2). Регистр ST(0) первым получает загружаемое число и передает предыдущее значение в ST(1) при загрузке следующего значения. Большинство арифметических операций используют вершину стека ST(0), этот регистр адресуется во многих командах неявно (по умолчанию). Команды с двумя операндами оперируют с регистрами ST(0) и ST(1), помещая результат в ST(0), если это не определено дополнительно.

79 64 0

ST(0) ________|_______________________

ST(1) ________|_______________________

ST(2) ________|_______________________

ST(3) ________|_______________________

.. ________|_______________________

.. ________|_______________________

ST(6) ________|_______________________

ST(7) ________|_______________________

Рис.2. Рабочие регистры арифметического сопроцессора

15 0

Pис.3. Регистр состояния арифметического сопроцессора

В старшем байте 3-битовое поле ST указывает физический регистр, являющийся в данный момент вершиной стека. Бит В соотвествует выходному сигналу сопроцессора BUSY (занятость). Биты C3 – C0 показывают тип результата операции. В первую очередь необходимо запомнить значение битов C0 и C3, т.к. они часто используются для определения результата сравнения (таблица 1).

Таблица 1 Значения бит состояния АСП

FLD – “load” (загрузка стека из памяти),

FST – “store” (сохранение из регистра в память),

FCOM – “compare”, (сравнение)

FSQRT – вычисление квадратного корня («square root») числа в ST(0)),

FSTSW – «store state word», (сохранить слово состояния) и т.д.

В конце команды может стоять суффикс ‘P’. Он означает, что операция выполняется с извлечение значения (pop) из регистра ST(0). После мнемокода операции записываются имена операнда получателя (destination) и источника (source). При отсутствии одного из них, он по умолчанию содержится в регистре ST(0), как было указано выше. Суффикс ‘R’ означает, что команда выполняется с переменой направления (reverse) источника и получателя. Например,

FDIV src : ST(0)  ST(0) / src ,

FDIVR src : ST(0)  src / ST(0) .

Большинство современных процессоров с архитектурой х86 имеют встроенный арифметический сопроцессор, который программно совместим с АСП i8087.

Оборудование

Задание на лабораторную работу

Разобрать программу, приведенную в приложении, которая выводит на экран номер ветви алгоритма вычисления функции v=f(x,y,z):

 x² - y² +z , если x > y и z > 0; (1)

v =  , если x < y и z > 0; (2)

 x + y + z , если z < 0. (3)

И изменить ее, чтобы она рассчитывала формулу

v =

Результат выполнения работы

sts1 segment para public 'stack'

DB 30 dup('stack')

sts1 ends

ds1 segment para public 'data'

x dq 1.0

z dq -4.0

stat dw (?)

v dq (?)

ds1 ends

cs1 segment para public 'code'

main proc far

assume cs:cs1, ds:ds1, ss:sts1

fld qword ptr z

fld qword ptr y

ftst

fstsw word ptr stat

fwait

ftst

fsubr st(0), st(2)

fabs

fwait

label1:

fsub st(0), st(0)

fwait

;x += y (x = 0)

fadd st(0), st(1)

fwait

;x *= y

fmul st(0), st(0)

fwait

;x -= y

fsub st(0), st(1)

fstp qword ptr v

mov dx, '1'

labelBreak:

main endp

cs1 ends

end main

Результаты исследования арифметического сопроцессора